DE2261789C3 - Maschinenteil mit Überzug zur Verhinderung von chemischem Verschleiß - Google Patents

Description

Qie Erfindung betrifft Maschinenteile, wie Gleitlager, Buchsen u. dgl. mit einer unter hoher Flächenpressung gegen einen anderen Maschinenteil zu setzenden Fläche mit Überzug zur Verhinderung von chemischem Verschleiß.

Es ist bekannt, daß Maschinenteile an unter hoher Flächenpressung gegen einen anderen Maschinenteil gesetzten Flächen zu chemischem Verschleiß neigen. Man nimmt an, daß die gegenseitige Mikrobewegung aufeinandergepreßter Flächen zu dieser Erscheinung führt, die in der Fachliteratut auch als Psssungs-ost, Reibkorrosion, Reibrost, Reiboxydation, fretting corrosion (Fress-Korrosion) usw. bezeichnet wird (vgl. »Lexikon der Schmierungstechnik« von G. Vögele, Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1964, Seite 3<)0).

Es ist auch bereits bekannt, dünne Überzüge von Blei. Zinn, Kupfer oder Legierungen derselben gegen solchen chemischen Verschleiß zu verwenden (DiE-PS 9 25 261).

Diese Überzüge neigen jedoch dazu, sich infolge der Relativbewegungen zu verschieben und an einzelnen Stellen anzusammeln, so daß ζ. B. bei Gleitlagerschalen durch das angesammelte Überzugsmaterial das Lagerspiel lokal bis zum Blockieren der Lagerung verringert werden kann.

Die bereits zitierte Stelle aus dem »Lexikon der Schmierungstechnik« gibt an, daß Festschmierstoffe keine positive Wirkung gegen solchen chemischen Verschleiß zeigen. Die Verwendung von ölen und Fetten zur Verhinderung des chemischen Verschleißes ergibt ebenfalls keinen dauernden Erfolg, da derartige Schmiermittel verhältnismäßig leicht verdrängt werden können und nicht wärmebeständig sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine tatsächlich wirksame Maßnahme zur Verhinderung des chemischen Verschleißes in Form eines Überzugs zu schaffen, der zumindest auf eine: der durch chemischen Verschleiß gefährdeten Flächen aufgebracht ist.

Diese Aulgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der Überzug aus einer für Schutzschichten ansich bekannten Nickel-Zinn-Legierung mi» Zinngehalt zwischen 50% und 70%. Rest Nickel, vorzugsweiser Zusammensetzung 30% Nickel 70% Zinn, besteht Es äst zwar bekannt elektronische Speicherelemente, die eine Schicht aus einem ferromagnetischem Mcterial aufweisen, mit einer Nickel-Zinn-Legierung zu überziehen, die 29 bis 37% Nickel enthält (vgL DE-OS 20 31446). Durch ihre relativ große Härte und Wärmebeständigkeit soll diese Nickel-Zinn-Legierung außer dem Schutz gegen echte Korrosion auch einen Schutz gegen mechanische Beschädigung und gegen Wirkung von Erwärmung für die dünnen ferromagnetisehen Schichten der elektronischen Speicher bietea An die Verhinderung chemischen Verschleißes an Maschinenteilen ist dabei nicht gedacht. Ebensowenig ist daran auch bei der bereits bekannten Benutzung von Nickel-Zinn-Legierung an die Kontaktgabe bewirkenden Oberflächen bei Kontakten für praktisch leistungslosen Schaltvorgängen gedacht (vgl. DE-AS 10 19 016).

Durch den Überzug aus Nickel-Zinn-Legierung mit einem Zinngehalt zwischen 50 und 70%, vorzugsweiser Zusammensetzung 30% Nickel und 70% Zinn, wird überraschend ein zuverlässiger Schutz gegen chemischen Verschleiß an unter hoher Flächenpressung aneinandergesetzten Flächen von Maschinenteilen erzielt. Es ist zu vermuten, daß die entstehenden intermetallischen Nickel-Zinn-Verbindungen durch die Vereinigung von relativ großer Härte in der Höhe von etwa 600 bis 800 HV mit guter Gleitfähigkeit gegenüber der Gegenfläche die Bildung von chemischem Verschleiß verhindern.

Der Überzug kann relativ dünn gehalten sein. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Dicke des Überzuges 0,003 bis 0.005 mm beträgt. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die dünnen Überzüge allseitig auf die Maschinenteile aufgebracht werden können, wenn dies zweckmäßig ist. Es ist also vor allem nicht erforderlich, einzelne Stellen der Maschinenteile bei der Erzeugung der Überzüge abzudecken. Hierdurch ergeben sich zum Beispiel bei der Herstellung von Gleitlagern, die galvanische Bäder durchlaufen müssen, oder bei der Herstellung von in Tauchverfahren zu behandelnden Massengütern erhebliche Vorteile.

Von besonderem Vorteil ist es weiter, daß der zur Verhinderung des chemischen Verschleißes vorgesehene Überzug sich auch als Grundlage für weitere galvanisch aufgebrachte Schichten eignet. Da ein

solcher Überzug sowohl als letzte Schicht wie auch als Zwischenschicht von Gleitlagern geeignet ist, gestattet er also einen dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßten, beliebigen Aufbau der Schichtenfolge galvanisch aufgebrachter Laufschichten von Gleitlagern.

Einige Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gleitlagerschale mit chemischen Verschleiß verhindernden Überzug im Schnitt;

F i g. 2 einen Ausschnitt A« aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab in einer Ausführungsform;

Fig. 3 den Ausschnitt »An der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab in einer zweiten Ausführungsform;

Fig.4 einen Ausschnitt »B« der Fig.5 einer Prüfbuchse mit chemischen Verschleiß verhinderndem Überzug in vergrößertem Maßstab geschnitten und

F i g. 5 einen schematischen Aufbau einer Lagerprüfmaschine.

Bei der in F i g. 1 perspektivisch dargestellten Gleitlagerschale sind auf dem Stahlrücken 1 die Zwischenschicht 2 mit Notlaufeigenschaften, der Nikkeldamm 3 und die Laufschicht 4 aufgetragen. Um einem chemischen Verschleiß vorzubeugen, wurde auf der Lauf schicht eine Oberzugsschicht 5 aus Nickel-Zinn-Legierung in einer Zusammensetzung von vorzugsweise 70% Zinn und 30% Nickel in einer Dicke von 0,003 bis 0,005 mm aufgetragen, die ebenfalls gute Laufeigenschaften besitzt

Der in f i g. 2 gezeigte Ausschnitt »A« aus F i g. 1 zeigt die Schichtverteilung in einem vergrößerten Maßstab. Wie aus Fig.2 ersichtlich, wurde die Oberzugsschicht 5 aus einer Nickel-Zinn-Legierung allseitig aufgetragen, also jene Lagerflächen mit der Oberzugsschicht 5 versehen, welche mit den Einspannflächen des das Lager aufnehmenden Körpers in Berührung gelangen. Da die Seitenflächen ebenfalls mit der Öberzugsschicht 5 überzogen sind, werden sie zusätzlich gegen Korrosion geschützt.

Fig.3 zeigt in ebenfalls vergrößertem Ausschnitt »A« eine geänderte Schichtverteilung. Auf dem Stahlrücken 1 wurde die Zwischenschicht 2 mit Notlaufeigenschaften und darauf anstelle des Nickeldammes 3 die Oberzugsschicht 5 aus einer Nickel-Zinn-Legierung aufgetragen. Die Überzugsschicht 5 eignet sich sehr gut als Träger für andere Schichten, so daß ohne weiteres die Laufschicht 4 oder eine andere Weißmetallegierung auf die Überzugsschicht 5 aufgetragen werden kann. Bei einer Ausführung, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, werden ebenfalls während '.!es Auftragens der Überzugsschicht 5 die Seitenflächen des Gleitlagers mit dieser Überzugsschicht 5 versehen und somit gegen Korrosion geschützt.

Fig.5 zeigt einen Ausschnitt einer Prüfwelle einer Lagerprüfmaschine. Auf der Prüfwelle 6 ist eine auswechselbare, mit Schiebesitz versehene Stahlbuchse 7 aufgesteckt. Auf der Stahl- bzw. Prüfbuchse 7 sitzen zwei Pleuellager 8 mit Pleuel 9. Um eine relative Verdrehung der Prüf buchse 7 gegenüber der Prüfwelle 6 zu verhindern, ist die Buchse 7 noch zusätzlich durch Nut und Feder gesichert.
Durch die auswechselbaren Unwuchtscheiben 10 läßt sich eine mehr oder weniger große Vibration auf die festsuzende Prüfbuchse 7 durch die in Drehung versetzte Prüfwelle 6 erzeugen. Die Pleuel 9 sind während des Prüfvorganges an einem in der Zeichnung nicht gezeigten Doppel-T-Träger befestigt

ίο In diese Versuchseinrichtung wurde eine Prüfbuchse 7 ohne den chemischen Verschleiß verhindernde Überzugschicht eingesetzt Trotz einer starken Befestigung an der Prüf welle 6 zeigen sich nach etwa 10 Betriebsstunden bereits markante Merkmale von chemischem Verschleiß an der Innenfläche dieser Prüfbuchse.

Wie der in Fig.4 gezeigte vergrößerte Ausschnitt »B« der F i g. 5 zeigt wurde eine zweite Art von Prüfbuchsen hergestellt bei der eine Oberzugschicht 5 aus Nickel-Zinn-Legierung mit 70% Zinngehalt und 30% Nickelgehalt in einer Stärke von etwa 0,002 bis 0,003 mm auf der Innenseite 11 aufgebracht wurde. Diese Überzugsschicht sollte eine möglichst große und durchgehende Kontaktfläche mit der Prüfwelle 6 während des Versuches bilden.

Solche Prüfbuchsen 7 mit Überzug 5 wurden, wie oben in Vorbindung mit Fig.5 erläutert auf die Prüfwelle der beschriebenen Lagerprüfmaschine aufgesetzt. Während der üblichen Prüfzeiten für Gleitlager (300 und mehr Stunden) traten keinerlei Anzeichen von chemischem Verschleiß an der Innenseite dieser mit Überzugsschicht 5 versehenen Prüfbuchsen 7 auf.

Bei Versuchen mit gleichen und höheren Laufzeiten im Motor konnten durch Anwendung einer Überzugs-

J5 schicht aus 30% Nickel und 70% Zinn die bei den üblichen Blei-Zinn-Überzügen stets auftretenden lokalen Spuren von chemischem Verschleiß vollständig unterdrückt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Maschinenteil, wie Gleitlager, Buchse u. dgL mit eiaer unter hohen Flächenpressung gegen einen anderen Maschinenteil zu setzenden Fläche mit Überzug zur Verhinderung von chemischem Verschleiß, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer für Schutzschichten an sich bekannten Nickel-Zinn-Legierung mit Zinngehalt zwischen 50% und 70% Zinn, Rest Nickel, besteht

2. Maschinenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die an sich bekannte Legierung 30% Nickel und 70% Zinn enthält

3. Maschinenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Dicke des Überzugs etwa 0,003 mm bis etwa 0,005 mm beträgt

4. Maschinenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Nickel-Zinn-lÄgierung allseitig auf das jeweilige Werkstück, insbesondere Gleitlagerschalen, aufgebracht ist

5. Maschinenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Überzug aus Nickel-Zinn-Legierung als Unterlage weiterer galvanischer Schichten auf der Außen- bzw. Innenseite von Gleitlagerschalen dient